- •Московский технический университет связи и информатики
- •Проектирование цифровых систем передачи
- •1. Задание и исходные данные к проектированию
- •2. Краткие технические данные аппаратуры и кабелей
- •2.1. Аппаратура икм-120
- •2.2. Аппаратура икм-480
- •2.3. Аппаратура икм-1920
- •2.4. Кабель мкса 4х4х1.2
- •2.5. Кабель мкт-4 1.8/4.6
- •2.6. Кабель км-4 2.6/9.4
- •3. Расчет длины участка регенерации
- •3.1. Местный участок
- •3.2. Внутризоновый участок
- •3.3. Магистральный участок
- •4. Расчет защищенности сигнала от шумов в линейном тракте
- •4.1. Расчет допустимой защищенности сигнала на входе регенератора
- •4.2. Расчёт реальной защищенности сигнала на входе регенератора
- •5. Расчет шумов оконечного оборудования
- •5.1.Шумы дискретизации
- •5.2. Шумы квантования
- •5.2.1. Шумы равномерного квантования
- •5.2.2. Шумы неравномерного квантования
- •5.3.Инструментальные шумы
- •5.4.Шумы незанятого канала
- •6. Нормирование качества передачи информации по оцк в соответствии с рекомендацией мсэ-т g. 821
- •7.Комплектация необходимого оборудования
- •Список литературы
5.2. Шумы квантования
5.2.1. Шумы равномерного квантования
Квантование сигнала по уровню является главной операцией аналого-цифрового преобразования сигнала и заключается в округлении его мгновенных значений до ближайших разрешенных. При равномерном квантовании, расстояние между уровнями квантования одинаково. При квантовании сигнала возникают ошибки, величина которых случайна и имеет равномерное распределение, не превышая значения половины шага квантования. Сигнал после квантования представляет собой сумму исходного сигнала и сигнала ошибки, который воспринимается как флуктуационный шум.
Защищенность от шумов квантования для наиболее слабых сигналов при равномерном квантовании:
, где
–псофометрический коэффициент, равный для канала ТЧ величине 0,75;
–динамический диапазон сигнала, равный , дБ;
m – число разрядов в двоичном коде.
Таблица 5.2. Исходные данные
Пик-фактор сигнала, дБ |
= 15 |
Среднеквадратическое отклонение волюма сигнала, дБ | |
Среднее значение волюма сигнала, дБ |
Y0 = -14 |
Минимально допустимая защищенность от шумов квантования, дБ |
Аз кв= 26 |
Уровни сигнала:
дБ
дБ
Динамический диапазон сигнала:
дБ
Необходимое число разрядов:
–разрядность кода при равномерном квантовании.
дБ
Число шагов для равномерного квантования будет:
Вывод: чтобы закодировать равномерным кодом с заданной защищенностью потребуется код с разрядностью .
5.2.2. Шумы неравномерного квантования
В реальных системах ИКМ используется неравномерное квантование. Неравномерное квантование – уменьшение наклона характеристики путем уменьшения величины шагов квантования для малых мгновенных значений сигнала за счет увеличения шагов для больших значений.
При неравномерном кодировании используются 8-ми разрядные коды, т.е. число уровней квантования равно 256.
Сжатие динамического диапазона осуществляется при помощи А - или m - характеристики компрессирования. В нашем случае используется характеристика компрессии , которая описывается следующим выражением:
Рис. 5.2.2. Характеристика компрессии
В ЦСП применяются сегментные неравномерные характеристики квантования, т.к. они достаточно просто реализуются на цифровой основе. Характеристика симметрична относительно 0, положительна и отрицательная ее ветви состоят из 8-ми сегментов, каждый сегмент поделен на 16 одинаковых шагов (внутри каждого сегмента квантование равномерное).
Сегменты аппроксимируют гладкую кривую характеристики компрессирования типа А. в нулевом и в первом сегменте шаг минимален, а в каждом последующем сегменте величина шага удваивается по отношению к предыдущему.
Выражение для защищенности от шумов квантования в двух первых сегментах будет иметь вид:
Для 2–7 сегментов:
где i - номер сегмента.
i |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
0 | ||||||||
- |
38.5 |
38.5 |
38.5 |
38.5 |
38.5 |
38.5 |
38.5 | |
1 | ||||||||
38.5 |
44.5 |
44.5 |
44.5 |
44.5 |
44.5 |
44.5 |
44.5 |
Начало графика – наклонная прямая – соответствует нулевому и первому сегментам. Это зона равномерного квантования, поэтому защищенность возрастает пропорционально увеличению уровня сигнала. При переходе ко второму сегменту защищенность скачком уменьшается на 6 дБ. При достижении верхней границы 7 сегмента наступает зона перегрузки.